CN104848788A - 阔叶植物叶脉测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阔叶植物叶脉测量仪，主要包括用于放置叶片的可移动平台，所述可移动平台上方设置有遮光盒，所述遮光盒与支架相连接，所述遮光盒顶部设置有用于改变遮光盒内部亮度的照明灯，所述可移动平台上方设置有摄像机、带状光源，所述摄像机通过USB接口与计算机相连接，所述可移动平台下方设置有支撑轮，所述支撑轮设置于水平导轨上，可移动平台通过丝杆驱动沿水平导轨做直线运动，所述丝杆与步进电机相连接，所述丝杆与计算机相连接。本发明对阔叶植物具有普遍的适用性，可较快捷、便捷的获得清晰的叶脉结构图像，准确地识别叶脉的位置以及估计叶脉的长度和宽度，有效应用于叶脉相关的科学研究。

Description

阔叶植物叶脉测量仪

技术领域

本发明涉及植物的叶脉拓扑结构分析技术领域，具体涉及一种阔叶植物叶脉测量仪。

背景技术

植物叶子的叶脉是叶子的重要器官，对于判断植物的发育和生长状态具有重要的作用。叶子与叶茎相连的叶脉，称为主脉，它的宽度在0.5-2mm之间，是叶子从根部获得营养和水份的唯一通道；主脉的另一端到达叶子的顶端，从正面看，主脉是一条浅绿的细线(叶子的其它部分颜色较之更深)，稍稍呈弧线(近似于直线)；从叶子背面看，主叶脉突起约0.1mm-1mm，颜色与叶子的其它部分颜色反差不大。现有的方法是通过摄像机直接获取叶子图像并通过计算机程序分析色差识别叶脉。但由于叶脉和叶面的颜色相近,并且叶脉与叶子的色差并不一定是均匀不变的，往往难以准确识别，使其实际应用的效果受到很大的局限。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述现有的不足，而提供一种阔叶植物叶脉测量仪，获得清晰的叶脉结构图像，准确地识别叶脉的位置以及估计叶脉的长度和宽度，有效应用于叶脉相关的科学研究。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：一种阔叶植物叶脉测量仪，主要包括用于放置叶片的可移动平台，所述可移动平台上方设置有遮光盒，所述遮光盒与支架相连接，所述遮光盒顶部设置有用于改变遮光盒内部亮度的照明灯，所述可移动平台上方设置有摄像机、带状光源，所述摄像机通过USB接口与计算机相连接。

进一步，所述可移动平台下方设置有支撑轮，所述支撑轮设置于水平导轨上，可移动平台通过丝杆驱动沿水平导轨做直线运动，所述丝杆与步进电机相连接，所述丝杆与计算机相连接，所述可移动平台一侧设置有摄像机固定臂，通过摄像机固定臂将摄像机固定于可移动平台正上方中心位置。

进一步，所述丝杆设置为滚珠丝杆。

进一步，所述带状光源主要由外壳、射光孔、管状灯组成，所述外壳内安装有管状灯，所述管状灯与射光孔对接，所述射光孔内壁采用半透明材料覆盖。

进一步，所述可移动平台上表面设置有用于固定叶片的固定夹。

本发明的有益效果是：本发明利用了叶脉在叶子背面的凸起形状在该光照环境下照射区边沿发生位移的特性,通过摄像机获取带状光照射叶子后形成的图像，经过计算机程序识别带状光边沿的位移部位，计算出照射区边沿位移量，通过位移量大于临界值来识别叶脉的位置，通过呈直角对射双带状光照射叶子后扩大带状光在凸起部位形成的位移量等于单束带状光产生的位移的2倍，提高识别的准确性，通过步进电机控制双带状光扫描路径，获得位移部位的连续性、延伸方向等特征。本发明对阔叶植物具有普遍的适用性，可较快捷、便捷的获得清晰的叶脉结构图像，准确地识别叶脉的位置以及估计叶脉的长度和宽度，有效应用于叶脉相关的科学研究。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明侧视图；

图3为带状光源结构示意图；

图4为可移动平台结构示意图；

图5为单束带状光照射叶脉在可移动平台俯视效果图；

图6为双束带状光照射叶脉在可移动平台俯视效果图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种阔叶植物叶脉测量仪，主要包括用于放置叶片的可移动平台1，所述可移动平台1台面颜色设置为白色，台面长宽高尺寸分别为300mm*120mm*5mm，所述可移动平台1上方设置有遮光盒2，所述遮光盒2底部空心，用于遮挡外部光线，所述遮光盒2与支架3相连接，所述遮光盒2顶部设置有用于改变遮光盒2内部亮度的照明灯4，所述可移动平台1上方设置有摄像机5、带状光源6，所述摄像机5通过USB接口与计算机7相连接，用于图像采集。

如图2所示，所述可移动平台1下方设置有支撑轮8，所述支撑轮8设置于水平导轨9上，可移动平台1通过丝杆10驱动沿水平导轨9做直线运动，所述丝杆10与步进电机11相连接，所述丝杆10与计算机7相连接，通过丝杆10的驱动可使可移动平台1沿X-Y两个垂直方向在水平面内运动，所述可移动平台1一侧设置有摄像机固定臂12，通过摄像机固定臂12将摄像机5固定于可移动平台1正上方中心位置，所述丝杆10设置为滚珠丝杆。

如图3所示，所述带状光源6主要由外壳、射光孔14、管状灯15组成，所述外壳内安装有管状灯15，所述管状灯15与射光孔14对接，使得其内部光线通过射光孔14射出，所述管状灯15优选功率为5-8w的白光灯，所述射光孔14内壁采用半透明材料覆盖，用于吸收散射光线使带状光边缘辨识度更高。所述带状光源6左右各设置一个，所产生的带状光以与水平面成45°夹角投向可移动平台1，并在可移动平台1上形成光照矩形射区16。

如图4所示，所述可移动平台1上表面设置有用于固定叶片的固定夹13。

如图5、6所示，在带状光源6的照射下，在可移动平台1上形成的光照矩形射区16为矩形，在叶脉17上形成的光照矩形射区16为弧形。

本发明产品的工作原理如下，本发明针对性地设计了一种呈直角对射双带状光照场景，利用了叶脉在叶子背面的凸起形状在该光照环境下照射区边沿发生位移的特性,通过特定位置的摄像机获取带状光照射叶子后形成的图像，经过计算机程序识别带状光边沿的位移部位，计算出照射区边沿位移量，通过位移量大于临界值来识别叶脉的位置。此外，通过呈直角对射双带状光照射叶子后扩大带状光在凸起部位形成的位移量等于单束带状光产生的位移的2倍，提高识别的准确性。此外，通过步进电机控制双带状光扫描路径，获得位移部位的连续性、延伸方向等特征。通过这些特征准确地识别叶脉的位置以及估计叶脉的长度和宽度。由于有效地利用叶脉的三维特征，本发明能够克服现有叶脉识别方法中因为色差不明显造成的叶脉位置识别不准确，叶脉宽度估计不准确等难题。

本发明产品在使用过程中，当从前后以45度角度各投射一束带状的光时，在叶子的有叶脉的地方光照区会形成凹进/凸出的波浪形状边缘，而在无叶脉的部位，则光照区基本上是直线形的。通过摄像机从垂直俯视角度获取视频图像，并将获取的视频图像传送给计算机，再通过识别程序识别出光照区边缘上凹进/凸出的波浪形状边缘并记录其时间和位置；通过步进电机驱动平台沿Y方向移动，则该凸出点会沿着该叶脉的中心线向Y方向移动，因此，可以跟踪并通过计算机程序估算主叶脉长度和平均宽度,二级叶脉数量、平均分布间隔、平均长度、平均宽度等特征。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进。

Claims (6)

1.一种阔叶植物叶脉测量仪，主要包括用于放置叶片的可移动平台(1)，其特征在于：所述可移动平台(1)上方设置有遮光盒(2)，所述遮光盒(2)与支架(3)相连接，所述遮光盒(2)顶部设置有用于改变遮光盒(2)内部亮度的照明灯(4)，所述可移动平台(1)上方设置有摄像机(5)、带状光源(6)，所述摄像机(5)通过USB接口与计算机(7)相连接。

2.根据权利要求1所述的阔叶植物叶脉测量仪，其特征在于：所述可移动平台(1)下方设置有支撑轮(8)，所述支撑轮(8)设置于水平导轨(9)上，可移动平台(1)通过丝杆(10)驱动沿水平导轨(9)做直线运动，所述丝杆(10)与步进电机(11)相连接，所述丝杆(10)与计算机(7)相连接，所述可移动平台(1)一侧设置有摄像机固定臂(12)，通过摄像机固定臂(12)将摄像机(5)固定于可移动平台(1)正上方中心位置。

3.根据权利要求2所述的阔叶植物叶脉测量仪，其特征在于：所述丝杆(10)设置为滚珠丝杆。

4.根据权利要求1所述的阔叶植物叶脉测量仪，其特征在于：所述带状光源(6)主要由外壳、射光孔(14)、管状灯(15)组成，所述外壳内安装有管状灯(15)，所述管状灯(15)与射光孔(14)对接。

5.根据权利要求4所述的阔叶植物叶脉测量仪，其特征在于：所述射光孔(14)内壁采用半透明材料覆盖。

6.根据权利要求1所述的阔叶植物叶脉测量仪，其特征在于：所述可移动平台(1)上表面设置有用于固定叶片的固定夹(13)。